C++ 自身函数详解及应用：性能优化与代码重构

c++++ 提供了众多函数可优化代码性能和增强可读性，包括：使用 std::move() 代替 std::copy() 避免昂贵的拷贝。使用 std::lower_bound() 代替 std::find() 加速有序容器中查找。使用 std::unique_ptr() 代替裸指针进行自动内存管理。使用 std::make_unique() 代替 new 安全地分配内存。使用 std::ifstream 的 readsome() 逐块读取大文件，优化读写性能。

C++ 自身函数详解及应用：性能优化与代码重构

C++ 自身函数

C++ 自带了许多有用的函数，可以帮助我们优化代码性能和增强代码可读性。以下是一些常用的函数：

• std::sort()：对容器进行排序
• std::find()：在容器中查找元素
• std::copy()：复制容器中的元素
• std::fill()：填充容器中的元素
• std::move()：移动构造或赋值，避免昂贵的拷贝

性能优化例程

使用 std::move() 代替 std::copy()

std::copy() 会执行元素逐个拷贝，而 std::move() 会将元素的所有权移动到目标容器，避免了拷贝开销。

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std::vector v1 = {1, 2, 3, 4, 5};
std::vector v2;

// 逐个拷贝元素
// std::copy(v1.begin(), v1.end(), v2.begin());

// 移动元素的所有权
std::move(v1.begin(), v1.end(), v2.begin());

使用 std::lower_bound() 代替 std::find()

std::lower_bound() 用于在有序容器中查找第一个不小于给定值的元素，而 std::find() 会遍历整个容器。

std::vector v = {1, 2, 3, 4, 5};
int target = 3;

// 遍历整个容器
// std::find(v.begin(), v.end(), target);

// 查找第一个不小于 target 的元素
std::lower_bound(v.begin(), v.end(), target);

代码重构例程

使用 std::unique_ptr() 替代裸指针

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std::unique_ptr() 是一个智能指针，自动管理指向对象的指针。它确保对象在不再使用时被释放，避免内存泄漏。

// 裸指针
int* ptr = new int;

// std::unique_ptr()
std::unique_ptr ptr(new int);

使用 std::make_unique() 代替 new

std::make_unique() 是一个工厂函数，用于创建 std::unique_ptr() 对象。它比直接使用 new 更安全，因为可以避免裸指针的意外使用。

// 使用 new 分配内存
int* ptr = new int;

// 使用 std::make_unique() 分配内存
std::unique_ptr ptr = std::make_unique();

实战案例

优化文件读写的性能

在读取大文件时，可以使用 std::ifstream 的 readsome() 函数逐块读取数据，而不是使用 read() 函数直接读取整个文件。这可以减少内存占用和系统调用次数，从而提高性能。

std::ifstream file("big_file.dat");
std::vector buffer(1024 * 1024); // 1MB 缓冲区

while (!file.eof()) {
  file.readsome(std::data(buffer), buffer.size());
  // 处理缓冲区中的数据
}

通过应用这些技术，我们可以显著提高 C++ 代码的性能和可读性，从而开发更高效和更易于维护的程序。